Контрольная: Молниезащита
ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА И ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ АТМОСФЕРНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА Атмосферное электричество образуется и концентрируется в облаках Ч образованиях из мелких водяных частиц, находящихся в жидком и твердом состоянии. Площадь океанов и морей составляет 71 % поверхности земного шара. Каждый 1 см 2 поверхности Земли в тенчение года в среднем получает 460 кДж солнечной энергии. Подсчитано, что из этого количества 93 кДж/(см*год) расходуется на испарение воды с понверхности водных бассейнов. Поднинмаясь вверх, водяные пары охлаждаютнся и конденсируются в мельчайшую вондяную пыль, что сопровождается выденлением теплоты парообразования (2260 кДж/л). Образовавшийся избынток внутренней энергии частично расхондуется на эмиссию частиц с поверхности мельчайших водяных капелек. Для отн деления от молекулы воды протона (Н) требуется 5,1 эВ, для отделения электрона Ч12,6 эВ, а для отделения молекулы от кристалла льда достаточно 0,6 эВ, поэтому основными эмитируемынми частицами являются молекулы воды и протоны. Количество эмитируемых протонов пропорционально массе часнтиц. Результирующий поток протонов всегда направлен от более крупных канпелек к мелким. Соответственно более крупные капельки приобретают отрицантельный заряд, а мелкие Ч положинтельный. Чистая вода Ч хороший диэнлектрик и заряды на поверхности капенлек сохраняются длительное время. Бонлее крупные тяжелые отрицательно занряженные капельки образуют нижний отрицательно заряженный слой облака. Мелкие легкие капельки объединяются в верхний положительно заряженный слой облака. Электростатическое притянжение разноименно заряженных слоев поддерживает сохранность облака как целого. Эмиссия протонов возникает дополннительно при кристаллизации водяных частиц (превращении их в снежинки, градинки), так как при этом выделяетнся теплота плавления, равная 335 кДж/л. При соударениях капелек, снежинок, градинок работа ветра в коннечном счете приводит к эмиссии протоннов, к изменению величины заряда часнтиц. Следовательно, атмосферное электнричество (АтЭ) и статическое электринчество (СтЭ) имеют одинаковую физинческую природу. Различаются они масштабом образования зарядов и знанком эмитируемых частиц (электроны или протоны). О единстве природы АтЭ и СтЭ свиндетельствуют опытные данные. Сухой снег представляет собой типичное сыпунчее тело; при трении снежинок друг о друга и их ударах о землю и о местные предметы снег должен электризоваться, что и происходит в действительности. Наблюдения на Крайнем Севере и в Синбири показывают, что при низких темпенратурах во время сильных снегопадов и метелей электризация снега настолько велика, что происходят зимние грозы, в облаках снежной пыли бывают видны синие и фиолетовые вспышки, наблюдается свечение остроконечных предметов, образуются шаровые молнии. Очень ;ильные метели иногда заряжают телеграфные провода так сильно, что подк:лючаемые к ним электролампочки светятся полным накалом. Те же явления наблюдаются во время сильных пыльных (песчанных) бурь. Наличие множества взаимодействующих факторов дает сложную картину распределения зарядов АтЭ в обланках и их частях. По экспериментальным данным нижняя часть облаков чаще всего имеет отрицательный заряд, а верхняя Ч положительный, но может иметь место и противоположная полярность частей облака. Облака могут также нести преимущественно заряд одного знака. Заряд облака (части облака) образуют мельчайшие одноименно заряженные частицы воды (в жидком и твердом состоянии), размещенные в объеме нескольких км3 . Электрический потенциал грозового облака составляет десятки миллионов вольт, но может достигать 1 млрд. В. Однако общий заряд облака равен нескольким кулонам. Основной формой релаксации заряндов АтЭ является молнияЧ электрический разряд между облаком и землей или между облаками (частями облаков). Диаметр канала молнии равен примерно 1 см, ток в канале молнии составляет десятки килоампер, но может достигать 100 кА, температура в канале молнии равна примерно 25 000